nguồn gốc sự sống trên trái đất

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Bài báo cáo môn: Sinh học đại cương Đề tài: Nguồn gốc sự sống trên Trái Đất GVHD: Nguyễn Thành Luân LỚP : 02DHTP2 SVTH: PHÙNG MẠNH QUYẾT 2005110431 NGUYỄN THÙY LINH 2005110250 NGUYỄN THU TRANG 2005110602 NGUYỄN THỊ YẾN PHƯƠNG 2005110383 TP.HCM, 06/2012 BẢNG PHÂN CHIA CÔNG VIỆC 1 PHÙNG MẠNH QUYẾT 20051104310 Những tư tưởng, học thuyết đầu tiên về sự sống, nguồn gốc của các chất hữu cơ cơ bản. 2 NGUYỄN THÙY LINH 2005110250 Nguồn gốc của các chất hữu cơ cơ bản, tài liệu tiếng anh 3 NGUYỄN THU TRANG 2005110602 Giai đoạn tiến hóa tiền sinh học, tài liệu tiếng anh 4 NGUYỄN THỊ YẾN PHƯƠNG 2005110383 Giai đoạn tiến hóa tiền sinh học, giai đoạn tiến hóa sinh học MỤC LỤC I. Những tư tưởng, học thuyết đầu tiên về sự sống……………………………………4 II. Nguồn gốc của các chất hữu cơ cơ bản …………………………………………… 7 1. Giả thuyết: Sự sống đến từ vũ trụ…………………………………………….7 2. Giả thuyết: các chất hữu cơ phức tạp được sinh ra từ những hợp chất cơ bản có sẵn………………………………………………………………………… 8 a. Giai đoạn Tiến hóa hóa học-Giả thuyết về quá trình hình thành các chất hữu cơ đơn giản từ các chất vô cơ …………………………………………………… 9 b. Thí nghiệm Urey- Miller……………………………………………………….9 III. Giai đoạn tiến hóa tiền sinh học ……………………………………………… …13 1. Sự tạo thành giọt coaserva ………………………………………………… 13 2. Sự hình thành lớp màng……………………………………………… … 14 3. Sự xuất hiện của enzyme …………………………………………………….14 4. Hình thành cơ chế di truyền ……………………………………………… 14 a. Giả thuyết cho rằng DNA xuất hiện trước…………………………………15 b. Giả thuyết RNA là nguyên liệu di truyền đầu tiên…………………………15 IV. Giai đoạn tiến hóa sinh học ……………………………………………………….21 V. Tài liệu tiếng anh: Origins of Life on Earth……………………………………….23 Tài liệu tham khảo……………………………………… …………………….34 LỜI MỞ ĐẦU: Ngành khoa học sinh vật hiện đại đang đương đầu với một câu hỏi: sự sống bắt nguồn từ đâu? Nghiên cứu về nguồn gốc sự sống là một trong những lĩnh vực được biết đến rất hạn chế, mặc dù hầu hết những hiểu biết của con người về bộ môn sinh học và thế giới tự nhiên là dựa trên điều đó. Vậy sự sống bắt nguồn từ đâu? Mặc dù công việc nghiên cứu về lĩnh vực này rất chậm nhưng nó luôn luôn thu hút sự chú ý của nhiều người bởi vì đây là một câu hỏi rất lớn và rất khó. Một số những sự kiện đã cho chúng ta biết một phần điều kiện tạo nên sự sống, nhưng cơ chế bên trong tạo nên sự sống vẫn là một điều bí ẩn. Sang đầu thế kỉ XX các nhà khoa học đã chứng minh rằng trong điều kiện hiện nay cơ thể sống chỉ được sinh ra từ cơ thể sống có sẵn chứ không thể được sinh ra từ các chất vô cơ, nhưng trong quá trình xuất hiện và tiến hóa của Trái Đất cách chúng ta khoảng 4,6 tỉ năm chưa hề có sự sống. Thế thì sự sống được sinh ra từ đâu? Ngày nay khoa học đã có câu trả lời cho vấn đề nguồn gốc sự sống. Sự sống chỉ xuất hiện cách đây 4 tỉ năm bằng con đường vô cơ dưới tác động của các nhân tố tự nhiên qua 3 giai đoạn: tiến hóa hóa học- tiến hóa tiền sinh học- tiến hóa sinh học. I. Những tư tưởng, học thuyết đầu tiên về sự sống Vào thế kỉ thứ 4 trước Công nguyên, Aristotle đã trình bày dựa trên những điều mà con người thời đó biết được, ít nhất là ở Châu Âu, rằng những vật thể sống phát sinh từ những vật thể không sống. Ví dụ như bọ chét và chuột phát sinh từ những đống rác cũ hay bột mì, những con giòi và ruồi trong thịt thối. Ông đi đến kết luận: Cuộc sống, nói ngắn gọn hơn, là bắt nguồn từ sự phát triển tự nhiên. Đến năm 1862, Louis Pasteur đã tiến hành thí nghiệm chứng minh chắc chắn rằng sự sống không tự ngẫu sinh. Ông dùng hai bình cầu chứa môi trường dinh dưỡng, một cái cổ hở, một cái cổ cong (như hình vẽ mô tả). Hai bình được đun sôi lâu để diệt vi khuẩn. Sau một thời gian, mầm vi khuẩn rơi vào bình hở làm biến đổi môi trường, còn ở bình cổ cong, vi khuẩn không vào được nên không có sự sống, môi trường không đổi. Hình mô tả thí nghiệm của Louis Paster Như vậy, sự sống chỉ phát sinh từ các tế bào có sẵn (trong trường hợp này là từ không khí rơi vào bình). Pasteur đã chứng minh rằng những sinh vật bậc cao không thể phát sinh một cách tự nhiên. Louis Pasteur đang làm việc trong phòng thí nghiệm của ông (Tranh do Albert Edelfeldt vẽ năm 1885) Trong khi đó, phía bên kia eo biển Măng sơ, vào năm 1859, nhà khoa học Charles Darwin đã công bố cuốn sách: “Về nguồn gốc của muôn loài”, trong đó ông nhấn mạnh ý tưởng rằng các dạng của sự sống có thay đổi, tiến hóa thành những loài mới qua nhiều kỷ nguyên. Lý thuyết về tiến hóa của Charles Darwin đã đưa ra một cơ chế để giải thích điều này: sinh vật phải mất hàng ngàn năm để tiến hóa từ những dạng cơ bản, nhưng nó sẽ không mang những đặc điểm như lúc trước nữa, nhưng những sinh vật cơ bản ấy sẽ từ đâu ra? Sự phát sinh và phát triển của sự sống trên Trái Đất được chia thành ba giai đoạn: tiến hóa hóa học, tiến hóa tiền sinh học và tiến hóa sinh học. Trong các giai đoạn tiến hóa, các chất hữu cơ đầu tiên được hình thành từ các chất vô cơ với điều kiện nguyên thủy của Trái Đất. Các chất hữu cơ đơn giản này lại được trùng phân tạo nên các đại phân tử, từ các đại phân tử hữu cơ này hình thành các tế bào sơ khai và tạo nên các tế bào sống đầu tiên, từ các tế bào sống này hình thành nên những sinh vật cơ bản.Ngày nay, học thuyết tế bào hiện đại khẳng định rằng tất cả các sinh vật đều được cấu tạo nên từ tế bào, những tế bào mới được tạo nên từ sự phân chia của những tế bào trước nó. Nguồn gốc tế bào cũng chính là nguồn gốc sự sống và là những bước quan trọng nhất trong quá trình tiến hóa sự sống. Sự xuất hiện tế bào chính là bước đánh dấu chuyển biến từ thế giới hóa học vô sinh để bắt đầu sự sống sinh vật. Nghiên cứu sâu về sự ra đời của tế bào sẽ phần nào đó giúp ta tìm ra được cội nguồn của sự sống. Những thí nghiệm của Pasteur và học thuyết của Darwin đã dẫn tới những kết luận đối ngược nhau về nguồn gốc sự sống trên Trái Đất. Pasteur tuyên bố rằng các công trình của ông cuối cùng cũng củng cố niềm tin Chúa sáng tạo ra sự sống. Cũng bởi vì sự sống không thể bắt nguồn từ những vật thể phi sự sống, sinh vật đầu tiên trên Trái Đất cũng không thể tự mình có được nếu không có sự sáng tạo của một đấng siêu nhiên. Thế nhưng học thuyết tiến hóa của Darwin lại cho rằng sự sống đầu tiên trên Trái Đất có thể bắt nguồn từ những vật chất tự nhiên. II. Nguồn gốc của các chất hữu cơ cơ bản 1. Giả thuyết: Sự sống đến từ vũ trụ. Giả thuyết này cho rằng sự sống bắt nguồn từ không gian ngoài địa cầu, từ một hành tinh khác hay thiên hà khác, xâm nhập vào địa cầu qua các thiên thạch, bụi vũ trụ, sao chổi,…Nhiệt độ không gian rất thấp, càng lên cao càng thấp, -50 0 C ở tầm bay cao độ 10 km. Các sinh vật đơn bào có thể sống vĩnh viễn ở nhiệt độ Nitrogen lỏng (-190 0 C). Tiến sĩ Terry Kee, một nhà sinh học vũ trụ của Đại học Leeds tại Anh, tin rằng khi những thiên thạch bắn phá địa cầu vài tỷ năm trước, nhiều viên rơi xuống những vùng nước xung quanh núi lửa hoạt động. Nước nằm gần núi lửa hoạt động có tính axit nhẹ do nó hòa tan những vật chất từ núi lửa. Nhờ tính axit nhẹ mà nước tương tác với thiên thạch để tạo nên những hợp chất hóa học đầu tiên. Và để chứng minh, Kee thả những mẩu thiên thạch chứa sắt vào nước có tính axit nhẹ và nhận thấy các hợp chất phosphate hình thành. Sau khi được nung nóng tới khoảng 80 o C, các hợp chất phosphate biến thành pyrophosphate – chất tạo nên adenosine triphosphate (ATP). Các nhà khoa học đã phát hiện các chất kiến tạo nên DNA trong các thiên thạch, nhưng chưa chắc chắn rằng liệu chúng được tạo ra trong không gian hay do tác động của Trái Đất trong quá trình va chạm. Các nhà khoa học của NASA đã phân tích những mẫu thiên thạch hình thành cách đây nhiều tỉ năm trước khi rơi xuống Trái đất và họ phát hiện ra Adenine và Guanin - hai trong bốn chất được gọi là các nucleobazơ tạo nên DNA- đã được tìm thấy trong những mẫu thiên thạch đó. Qua cuộc nghiên cứu, các nhà khoa học cũng đã cung cấp các bằng chứng cho thấy rằng các nucleobazơ đã được hình thành trong không gian chứ không phải từ môi trường trên Trái đất. Qua nghiên cứu, phân tích đã cho thấy là cả ba loại phân tử cần thiết để kiến tạo nên các tế bào sống là: Các nucleobazơ (được sử dụng để tạo thành các nucleic acid làm nên vật chất di truyền như DNA), các acid amin (được sử dụng để tổng [...]... theo các nhà khoa học, thiên thạch có thể được nói đến như nguồn cung cấp các thành phần cần thiết cho nguồn gốc của sự sống trên Trái đất và có thể ở cả nơi khác nữa 2 Giả thuyết: các chất hữu cơ phức tạp được sinh ra từ những hợp chất cơ bản có sẵn Giả thuyết thứ hai về nguồn gốc sự sống cho rằng không có nguồn cung cấp từ ngoài Trái đất mà các chất hữu cơ phức tạp được sinh ra từ những hợp chất... các giả thuyết về “Nước soup Nguyên Thủy - primordial soup” thì sự sống bắt nguồn đầu tiên trong nước như: đại dương, biển, bờ biển, các hồ nước, hay trên mặt đất nơi nào có nước.Tuy nhiên, Gold, trong thập niên 1970s, đưa giả thuyết sự sống có thể bắt đầu trong môi trường nóng của vỏ Trái đất, không trên mặt đất mà ở độ sâu vài km dưới mặt đất Ở cuối thập niên 1990s, người ta khám phá một số vi sinh... triển sau này trong chuỗi tiến hóa Người ta tin rằng heterotrophs là sự khởi đầu đầu tiên của sự sống trên Trái Đất, sống ở biển và hấp thụ các chất hữu cơ đã được tạo ra bởi các phản ứng của Trái đất vào thời điểm đó (tức là tạo ra các axit amin) Các khối xây dựng cuộc sống tạo ra những sinh vật này và cũng có thể hành động như là một nguồn thực phẩm Đây là nơi mà ý tưởng của một chuỗi thức ăn trở nên... building blocks of protein  Tất cả các sinh vật sống có nguyên tố carbon trong vòng chúng Trong ánh sáng này, Trái đất đã phải có nguồn cung cấp phong phú của carbon để hỗ trợ một sự đa dạng phong phú của cuộc sống Carbon này đã được thực hiện bởi tính chất dễ bay hơi của Trái đất bắt đầu, nơi núi lửa phun từng mùi yếu tố khác nhau vào bầu khí quyển của Trái đất Trong khi các yếu tố khác đã có mặt, phản... thành cơ thể nhân thực, đơn bào nhân thực và cuối cùng là đa bào nhân thực Tất cả đều chịu sự tác động mạnh mẽ của chọn lọc tự nhiên, các tế bào sẽ dần hoàn thiện và hình thành nên các sinh vật đầu tiên của Trái Đất SƠ ĐỒ TÓM TẮT CÁC GIAI ĐOẠN TIẾN HÓA V Origins of Life on Earth (Nguồn gốc của cuộc sống trên Trái đất) Although Earth was created around 4.5 billion years ago, life began to exist not long... life got started  Nguồn gốc của cuộc sống là gì? Làm thế nào đã những thứ đi từ không -sống để sống? Từ một cái gì đó không thể sinh sản một cái gì đó mà có thể? Một người đã điều tra thấu đáo chủ đề này là nhà cổ sinh vật học Andrew Knoll, một giáo sư sinh học tại Harvard và là tác giả của cuộc sống trên một hành tinh Young: Ba tỷ năm đầu tiên của cuộc sống Trong này cuộc phỏng vấn trên phạm vi rộng,... sinh vật theo thời gian trong chuỗi tiến hóa đã phát triển và trở nên phức tạp hơn bản chất của họ, tức là nguồn gốc đầu tiên của cuộc sống là có khả năng nhỏ, đơn giản và không đa dạng Một sự hiểu biết về nguồn gốc của cuộc sống mà nó đã có rất không chắc rằng ký sinh trùng là sự khởi đầu của cuộc sống Khi ký sinh trùng yêu cầu host sinh học để tái sản xuất và do đó tồn tại như một loài, họ sẽ không... thể hình thành từ các chất vô cơ theo con đường hóa học trong điều kiện Trái Đất cổ xưa.Trong thí nghiệm vĩ đại này, các nhà khoa học đã tạo ra điều kiện tương tự như trên trái đất cổ xưa Thí nghiệm bên đã chứng minh được một số bước trong giả thuyết của Oparin Điều này mở ra một bước ngoặt mới trong việc tìm hiểu cội nguồn của sự sống Thí nghiệm gồm một bình đầu tiên chứa nước (mô phỏng nước biển)... lạnh để tự nhiên hỗ trợ cuộc sống Tuy nhiên, với thao tác của con người, thông qua terraforming, sao Hỏa thực sự có thể hỗ trợ cuộc sống trong trạng thái hiện tại của nó Tuy nhiên, trái đất, hàng tỷ năm, đã sở hữu tất cả các tài liệu và điều kiện phù hợp để hỗ trợ cuộc sống The First Life (Sự sống đầu tiên) In general, organisms over time in the evolutionary chain have grown and become more complex in... chết, các chất hữu cơ bao gồm sẽ phá vỡ và thêm vào súp hữu cơ được cho ăn những sinh vật này vào thời điểm đó Bí danh, người ta tin rằng vi khuẩn dị dưỡng là dấu hiệu đầu tiên của sự sống trên Trái đất How Did Life Begin? (Sự sống bắt đầu?) What are the origins of life? How did things go from non-living to living? From something that could not reproduce to something that could? One person who has exhaustively . tỉ năm chưa hề có sự sống. Thế thì sự sống được sinh ra từ đâu? Ngày nay khoa học đã có câu trả lời cho vấn đề nguồn gốc sự sống. Sự sống chỉ xuất hiện. cội nguồn của sự sống. Những thí nghiệm của Pasteur và học thuyết của Darwin đã dẫn tới những kết luận đối ngược nhau về nguồn gốc sự sống trên Trái Đất.